CN111698972A

CN111698972A - 固定装置

Info

Publication number: CN111698972A
Application number: CN201880089024.5A
Authority: CN
Inventors: 史蒂文·克伊珀斯; 波格丹·波格丹诺夫
Original assignee: Orfit Industries NV
Current assignee: Orfit Industries NV
Priority date: 2018-02-12
Filing date: 2018-02-12
Publication date: 2020-09-22
Anticipated expiration: 2038-02-12
Also published as: US11944507B2; WO2019154521A1; CN111698972B; EP3752109A1; US20210052344A1

Abstract

本发明涉及一种用于定位、夹固、移动或固定装置的模板，其中该模板包括热塑性材料板，其中热塑性材料包含3.0wt％‑95.0wt％的聚‑ε‑己内酯聚合物，优选聚‑ε‑己内酯均聚物，和至少5.0wt％的熔融温度为40‑85℃的至少一种第二聚合物材料，其中至少一种第二聚合物材料选自以下组中的一种或多种：开环聚环烯烃或热塑性线性聚氨酯，该热塑性线性聚氨酯包含作为多元醇的聚ε‑己内酯或聚酯多元醇，其中聚ε‑己内酯聚合物和第二热塑性材料是交联的。

Description

固定装置

技术领域

本发明涉及用于定位、夹固、移动或固定装置的模板或用于以预定位置和/或姿势定位、夹固或移动活体受试者的一个或多个身体部位的元件的模板，其中该模板包括根据第一项权利要求的前序部分的热塑性材料板(板材、薄板，sheet)。

本发明还涉及一种用于制造这种模板的方法，涉及一种包括这种模板的固定装置，并且涉及这种模板用于固定活体受试者的身体的一个或多个部分的用途。

背景技术

使用热塑性聚ε-己内酯板的夹固和固定装置能够用于许多医学应用如康复和骨科，固定和移动受伤韧带、肌肉或骨骼结构以及通常在预定位置和/或姿势中。这种类型的应用中，通常而言，要固定或移动的身体部位要以所需的姿势和/或位置封闭于夹固或固定装置中。

其他医学应用包括固定装置在诊断方法中或在创伤或疾病的治疗中用于固定一个或多个身体部位的用途。在此类应用中，通常将患者以俯卧或仰卧的姿势支撑于与诊断或治疗仪器，例如，用于磁共振成像(MRI)、计算机断层扫描(CT)、外部束放射治疗(EBRT)、质子和俄歇(Auger)疗法、IMRT、立体定向放射、线性加速器放射疗法等相关的患者卧榻之上，但不限于此。在那些应用中使用的一些器械会将患者卧榻与固定装置和用于支撑例如患者头部的后部和颈部的连续部分的垫子结合使用。垫子可以，例如，预先成型成特定的形状或成形成与患者头部的后部贴合。当该固定装置固定于患者卧榻上时，会确保该患者身体的相关部位在预定位置以预定姿势保持静止或固定。治疗所针对的身体部位的充分定位和固定是至关重要的，才能确保将辐射引导至要治疗的身体部位，并确保周围组织受到照射的风险降至最低。在采用分段治疗的那些疗法中，可重现的定位是至关重要的，会涉及数个疗程分布于数周或数月的时间内。

固定装置的重要应用领域涉及放射治疗、诊断成像和相关疗法中的患者定位、患者支撑和固定。聚-ε-己内酯板特别适合于生产与这些器械一起使用的固定装置，因为它们能够直接模制于需要固定的身体和身体部位上。固定装置通常由聚ε-己内酯的钻孔板制成，但要根据应用的性质，该板或模板也可以以未钻孔形式使用。尽管固定装置履行保持身体部位(例如，患者头部)静止不动的主要功能，但重要的是要为患者提供一定的舒适感，并使患者能够正常呼吸并通过钻孔观察周围环境。固定装置能够预成型成通常与所针对的身体部位的轮廓贴合的形状，并随后在形状和尺寸上针对特定患者进行个性化设置，或可以将其直接模制于所针对的身体部位上才能使其尽可能紧密贴合其轮廓。经常使用的固定装置是定位于患者面部和/或头部上方的个性化面罩，但也存在用于固定患者的任何其他身体部位的装置。

为了实现固定装置与待固定的身体部位例如头部或面部的形状和尺寸贴合一致，对该固定装置的模制成型通常在首次治疗之前进行。模制成型后，就能够将如此模制的固定面罩安装于患者的头部上，并固定于患者支撑台上，才能将患者的头部置于所需的位置上并将其固定于该位置上。

当将该固定装置直接模制于要固定的身体部位上，例如，作为患者面部和头部的面具时，则对钻孔的板或模板进行加热，才能使板变得柔韧性和可模塑型，并能够成型成所需的形式。所加热的板或模板定位于脸部或头部上，并使其成形并伸展成尽可能贴合脸部或头部的轮廓，目的是将脸部或头部的许多细节如，例如，鼻子–嘴–眼睛–耳朵–突出骨头等引入到该模板的形状中。这种成型通常需要一些时间，因此重要的是，板或模板的材料必须在足够长的时间内保持其柔韧性和可成型性才能准许进行必要的塑形。因此，一方面，该模板材料的结晶速率应该足够慢，才能具有足够长的成型时间，以便用于模板或板的充分而详细塑形。另一方面，重要的是模制塑形时间足够短，并且热塑性材料的结晶速率应该足够快，才能减少模制完成后该面罩冷却和硬化期间的患者等待时间。除此之外，模板的直接塑形不仅涉及将该模板定位于身体部位的顶部，而且还涉及该热塑性材料在身体部位周围的大量拉伸和成型，而同时该热塑性材料还会接触身体部位。患者感觉到这种拉伸和塑形特别令人不快、恐惧和幽闭恐怖。

在完成面罩的塑形之后，面罩要进行冷却并硬化成具有所需定位和固定能力的刚性结构，以将头部或任何其他身体部位保持于所需位置。

上面讨论的类型的固定装置的实例，例如，公开于以Orfit Industries为名的EP1854439、EP1537831、EP1582187中。

聚-ε-己内酯是在上述应用中用作板材料的高度优选的材料，不仅因为其能够用采用可被身体支撑的低温材料直接模制成形于身体部位上的能力，而且因为还具有在成型成第一形状后在需要时可以重新成型的能力。当聚-ε-己内酯冷却并至少部分结晶时，聚-ε-己内酯具有高的稳定性，刚度和夹固力而因此是进一步高度优选的。高固定力是指一旦被固定装置固定后，固定的身体部位在固定装置内移动或重新定位的能力将被限制于小于几毫米，优选最大1-2毫米甚至更少。

然而，聚-ε-己内酯从熔融状态的结晶速度快，而使相对短的时间保持能够用于将熔融的聚-ε-己内酯模制成要固定的身体部位的形状。

因此，需要一种可以成形成板或模板的热塑性材料，该热塑性材料适合用于上述类型的定位、夹定、移动和固定装置，并且其结晶速率较慢，而使较长时间维持可用于模塑成需要固定的身体部位的板或模板。

发明内容

根据本发明，这利用表现出第一权利要求的特性部分的技术特征的模板而实现。

另外，本发明用于定位、夹固、移动或固定装置的模板包括热塑性材料板，其中该热塑性材料包含3.0wt％-95.0wt％的聚-ε-己内酯聚合物，优选聚-ε-己内酯均聚物，和至少5.0wt％的至少一种熔融温度为40-85℃的第二聚合物材料，其中第二聚合物材料选自以下组中的一种或多种：开环聚环烯烃(polyalkenamer)或热塑性线性聚氨酯，该热塑性线性聚氨酯包含作为多元醇的聚-ε-己内酯或聚酯多元醇，其中聚-ε-己内酯聚合物和第二热塑性材料是交联的。

本发明中使用的热塑性材料包括热塑性聚ε-己内酯聚合物和至少一种第二热塑性聚合物材料。在本发明的范围内，热塑性材料除了第二热塑性材料之外还可以包含其他热塑性材料，而使之获得具有所需性能的热塑性材料。在本发明的范围内，该热塑性组合物可以包含任何其他优选的功能化合物如UV引发剂和交联促进剂以及任何其他相关化合物。

通常而言，该聚-ε-己内酯聚合物将以3wt％至95wt％，优选15wt％至90.0wt％，更优选20wt％至85.0wt％的浓度存在于该热塑性材料中，其中wt％相对于该热塑性材料的重量表示。

在热塑性材料另外包含热塑性聚氨酯的情况下，通常而言，该热塑性聚氨酯以至少5.0wt％至97.0wt％，优选至少5.0wt％至90.0wt％，更优选至少10.0wt％至85.0wt％，最优选至少15.0wt％至80wt％的浓度存在于该热塑性材料中，其中wt％相对于该热塑性材料的重量表示。

如果热塑性材料另外包含开环聚环烯烃，则该热塑性开环聚环烯烃将以至少5.0wt％至20.0wt％，优选至少7.5wt％至15.0wt％的浓度存在于该热塑性材料中，其中wt％相对于该热塑性材料的重量表示。

本发明人已经观察到，通过用另一种熔融温度为40-85℃的热塑性材料，特别是开环聚环烯烃或热塑性线性聚氨酯，部分代替聚ε-己内酯，可以获得具有较慢结晶速率的热塑性材料，该热塑性线性聚氨酯包含作为多元醇的聚酯多元醇或聚酯ε-己内酯多元醇。

本发明人已经观察到，用上述第二热塑性材料部分代替聚-ε-己内酯会减慢结晶速率，延长结晶开始时间，并将可用于模塑热塑性材料的时间增加到这种程度而使之保持较长的时间可用于热塑性材料板或模板成形成要固定的身体部位的轮廓并将该模板应用于其上。另一方面，据观察，开始结晶的时间仅一定程度增加并仍然保持足够短而不至于将患者的等待时间延长到令人不舒服的程度。具体而言，本发明人已经观察到，维持可用于热塑性材料模制成型的时间以及由此开始结晶的时间可以增加到至少1分钟，具体而言，至少1.5分钟或至少2分钟，有时超过2.5分钟。通常而言，可用的成型时间将不长于15分钟，优选可用的成型时间将不长于12.5分钟，特别是不长于10分钟或最长5分钟，因为这由于不断增加的冷却和等待时间而将再次降低患者的舒适度。

通过改变聚-ε-己内酯在本发明正如上所述的共混物中的代替程度，以至少一定程度容许控制结晶速率、结晶开始前的可用时间和可用于热塑性材料成型的时间。因此，对于更复杂的形状，可以选择聚-己内酯的更大取代程度，而在优选高固定力的情况下可以优选更小的代替程度。

尽管聚ε-己内酯在冷却和结晶时显示出明显的收缩，但据发现，在模板已对于患者成型并冷却和结晶后，所要求保护的第二热塑性聚合物对聚ε-己内酯的部分代替能够降低该热塑性材料的收缩，并由此在随后佩戴由模板生产的固定装置期间提高患者的舒适度。因此，改变根据本发明的热塑性材料中的聚-ε-己内酯的代替程度许控制在模制成固定装置之后模板随时间的收缩程度。

将包含聚ε-己内酯和至少一种第二热塑性聚合物材料的共混物用作模板的热塑性材料将进一步具有以下效果：可以控制和可以改进热塑性材料在熔融或软化状态下的弹性模量和弹性，可以降低热塑性材料冷却和结晶后的韧性和刚度，和热塑性材料的触觉会朝着更橡胶感觉发展，而不是仅由聚ε-己内酯提供的硬触感，从而改善患者的舒适度。

替代本发明中聚-ε-己内酯的至少一种第二热塑性材料因为其玻璃化转变温度而经过有目的地选择，则其熔融温度或熔融范围与聚-ε-己内酯的熔融温度或熔融范围相差不远才能确保整个热塑性材料，即聚-ε-己内酯和至少一种第二热塑性材料，在人和/或动物体可以支撑的温度下均匀地软化或熔化。

在本发明的优选实施方式中，聚-ε-己内酯是聚-ε-己内酯均聚物。特别优选的是数均分子量Mn为至少10.000g/mol，更优选至少20.000g/mol，最优选至少40.000g/mol，特别是至少50.000g/mol的聚-ε-己内酯。分子量低于10.000g/mol的聚-ε-己内酯通常会在结晶后发脆的热塑性材料。随着分子量的进一步降低，聚ε-己内酯可能变成糊状或甚至液体状，而使该材料的处理有受损害的风险。因此，用于本发明模板的聚-ε-己内酯通常具有的最大数均分子量Mn最高为100.000g/mol，优选最高为90.000g/mol。分子量高于100.000g/mol的聚ε-己内酯可能会导致结晶速率变慢并降低热塑性材料在熔融状态下的可模塑性，从而损害该材料在熔融状态下成型的能力，并对病人的舒适度产生不利影响。具有不同分子量的聚ε-己内酯能够以商品名CAPA商购获自Perstorp UK Limited公司。

在本申请中，分子量Mn能够基于端基(根据DIN 53240-1：2013-06的羟基数或根据EN ISO 1909的NCO含量)，或根据DIN 55672-1：2007-08通过凝胶渗透色谱法(GPC)使用THF作为洗脱剂进行测定。除非另有说明，否则所列出的分子量是通过GPC法测定的分子量。正如上所示，重均分子量Mw也能够通过GPC法测定。

选择合适的分子量将允许控制结晶后聚ε-己内酯的结晶度。在实践中，据发现，聚ε-己内酯的结晶度会随着数均分子量M_n的增加而降低。据发现，具有处于上述范围内的数均分子量Mn和合适交联度的聚-ε-己内酯能够在模制成固定装置之后增强模板的强度，并且同时使之具有所期望的和/或所需的粘度足够高，以允许在加热和软化时对模板的热塑性材料进行处理、成形、拉伸和另外成形。

特别优选的是具有熔体流动指数的聚ε-己内酯，该熔体流动指数在160℃下用2.16千克重的1英寸PVC模头，以至少5.0g/10分钟，优选至少7.0g/10分钟持续600s而进行测定。

进一步特别优选的是熔融温度在40-75℃，优选50-70℃，更优选55-65℃的聚-ε-己内酯，因为这些温度可以由人体和动物体支持并允许将模板直接模制成形于身体上。

在本发明模板的热塑性材料中使用的聚-ε-己内酯优选含有35wt％-70wt％的结晶聚-ε-己内酯，优选40.0wt％-65.0wt％，更优选55.0wt％-60.0wt％。本文中wt％是指结晶性聚ε-己内酯相对于该热塑性材料中所含的聚ε-己内酯总重量的重量。

用作至少一种第二热塑性聚合物的合适聚合物包括热塑性线性聚氨酯，优选包含属于聚酯多元醇的多元醇的那些。更优选使用热塑性线性聚氨酯，其中多元醇是C₄-C₁₂二羧酸的聚酯多元醇和包含具有C₂-C₆烃骨架的二醇结构单元的多元醇。然而，也可以使用具有更长的烃主链的多元醇。具体而言，该聚酯多元醇是选自己二酸、壬二酸、癸二酸或琥珀酸的组中的一种或多种二元羧酸的聚乙烯或聚丁烯酸酯，更优选该聚酯多元醇是聚己二酸的乙烯或聚丁烯酸酯。对二酸的合适选择容许保持聚氨酯的熔融温度和玻璃化转变温度足够低，而使该聚酯聚氨酯与如上所述的聚-ε-己内酯混合时适合于对人体或动物身体进行直接模塑成形。聚酯多元醇能够用作线性聚氨酯基料的实例能够以商品名

商购获得。

当本发明模板中的热塑性线性聚氨酯是聚ε-己内酯-基的聚氨酯时，该聚ε-己内酯单元优选具有最高至少1000g/mol，优选至少2000g/mol，更优选至少2500g/mol，最优选至少5000g/mol的数均分子量M_n，才能实现足够高的强度，并且在加热而进行成形时允许所期望和/或所需的足够高的粘度。该聚-ε-己内酯单元优选具有最高10000g/mol，优选最高5000g/mol，更优选最高2500g/mol的数均分子量M_n，才能确保热塑性材料熔融时具有足够的柔韧性和弹性并允许进行成型。选择合适的聚ε-己内酯多元醇分子量将允许获得熔融温度为40-70℃，优选50-70℃的优选聚ε-己内酯-基聚氨酯，并允许调节硬度、强度和延展性。具有变化的熔融温度和结晶开始温度的聚ε-己内酯-基聚氨酯能够商购获得，并且技术人员将能够确定最适合于预期应用的聚ε-己内酯-基聚氨酯。

用于本发明的聚酯和聚ε-己内酯多元醇-基的热塑性线性聚氨酯的双异氰酸酯组分可以是技术人员认为合适的任何双异氰酸酯。合适的双异氰酸酯的实例包括具有分子量低于1000g/mol的那些，例如，4,4'-、2,4'-和2,2'-二苯基甲烷双异氰酸酯以及这些异构体的任何所需混合物(MDI)，2,4-和2,6-甲苯双异氰酸酯以及这些异构体的任何所需混合物(TDI)，1,6-六亚甲基双异氰酸酯(HDI)，1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷(即，异佛尔酮双异氰酸酯或IPDI)和全氢-2,4'-和-4,4'-二苯基甲烷双异氰酸酯(HMDI)。其他合适的双异氰酸酯包括1-异氰酸根合-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷(即，异佛尔酮双异氰酸酯或IPDI)和全氢-2,4'-和-4,4'-二苯基甲烷双异氰酸酯(HMDI)，优选的是4,4'-、2,4'-和/或2,2'-二苯基甲烷双异氰酸酯(MDI)。

二苯基甲烷双异氰酸酯(MDI)特别优选用于本发明，因为其提供了良好的拉伸强度和高结晶度。通常它将以4,4'-、2,4'-和2,2'-二苯基甲烷双异氰酸酯的混合物形式提供。然而，1,6-六亚甲基双异氰酸酯(HDI)可以为提供更高的弹性模量和更高的柔韧性提供一个很好的选择。代替弹性模量，也可以使用同义词E模量或弹性的模量。

热塑性线性聚氨酯中双异氰酸酯相对于聚酯多元醇和聚ε-己内酯多元醇的摩尔比可以在某些范围内变化，但优选1:3-1:2，并且更优选约1:1才能容许即使重新熔融后也能够获得具有最佳刚度的热塑性板。

线性聚氨酯的结晶度能够受软聚酯和/或聚-ε-己内酯链段的长度以及硬双异氰酸酯链段的量的影响。较硬的聚氨酯分子结构对低分子量的聚-ε-己内酯或聚酯二醇表现良好，而较软的聚氨酯对高分子量的聚-ε-己内酯/或聚酯链段表现更好。

本发明的一个优选实施方式的特征在于，热塑性材料板包含聚-ε-己内酯-基的聚氨酯或聚酯多元醇聚氨酯或聚-ε-己内酯多元醇和聚酯多元醇的混合物，其模塑时间为1-10分钟，优选1-5分钟。实际上，这意味着材料的结晶将在1-10分钟，优选1-5分钟的一段时间后开始。

据已发现，模制成型时间，换句话说，可用于模制成型热塑性材料的时间，通常与开始结晶的时间相对应，也取决于热塑性材料板的厚度以及钻孔的程度和类型并随之变化。因此，在本发明中，优选使用厚度为1.2-4mm，优选1.5-2.4mm，更优选1.6-3.2mm的热塑性材料板。此外，优选使用钻孔度为1％-25％的热塑性材料板，其中％是指相对于该热塑性板的总表面而被钻孔占据的热塑性板表面的百分比。

上面描述的线性热塑性聚氨酯是优选的，因为它们的熔融温度接近于聚ε-己内酯的熔融温度，而使之在加热至通常与模板将会对身体进行成形的温度相对应的聚ε-己内酯的熔融温度时可以获得材料或多或少的均匀熔化。进一步优选上述线性热塑性聚氨酯，是因为它们的结晶速率比聚ε-己内酯均聚物的结晶速率稍慢。因此，可以延长模板可用于对要固定的身体部位进行模塑成型的时间。由聚ε-己内酯和聚己内酯聚氨酯组成的热塑性材料制成的无孔模板或板的典型成型时间为2-5分钟。

用作第二热塑性聚合物的其他合适的聚合物包括热塑性开环聚环烯烃。开环聚环烯烃在本领域中是众所周知的，并且它们能够商购获自，例如，Evonik Industries。它们因为其结晶度，与聚-ε-己内酯熔融温度相差不大的熔融温度以及使用适合于固化聚-ε-己内酯的工艺方法进行固化的能力而优选用于本发明中。

特别优选的开环聚环烯烃是开环聚环辛烯(polyoctenamers)，即由环辛烯制得的聚合物，因为它们的熔融温度、与聚-ε-己内酯相似的易成型性以及足够长的成型时间是特别优选的开环聚环烯烃。用于本发明的开环聚环辛烯可以包括环状大分子，线性大分子或其混合物。开环聚环辛烯的平均分子量通常处于10,000-300.000g/mol的范围内，优选80.000-1200.000g/mol的范围内。

优选的开环聚环辛烯是具有5-80℃，优选20-70℃，更优选30-65℃，最优选50-60℃的熔融温度的那些。通过适当选择分子量和环中每八个碳原子的双键处反式异构体的含量，就可以获得具有所需熔融温度的开环聚环辛烯。

在一个优选的实施方式中，开环聚环辛烯具有5％-50％，优选10％-40％，更优选25％-35％的结晶度。本文中，％表示相对于开环聚环辛烯总重量的结晶开环聚环辛烯的重量。通过选择聚合物中顺式双键与反式双键的合适比例，就可以获得所需的结晶度。通常而言，与顺式键合开环聚环辛烯相比，随着反式键合开环聚环辛烯含量的增加，结晶度以及熔融温度将增加。

使用诸如以下所述的常规固化和交联方法，就可以固化和交联开环聚环烯烃。

聚ε-己内酯和第二热塑性材料的交联可以使用技术人员已知的实现化学交联的任何合适技术而实现，所述技术允许控制热塑性聚合物板交联后的交联度和机械性能。较高的交联度通常导致热塑性聚合物板具有较高的韧性和刚度，在熔融状态下较高的弹性模量和较低的可塑性，这是非所需的，因为这会使模板的可模制性更加困难。

在这方面，非常重要的是固定元件表现出高的稳定性，这意味着一旦固定，身体部位移动或重新定位的能力就被限制于小于几个毫米，优选最大1-2毫米甚至更少。

实现化学交联的合适技术包括使用过氧化物化合物的交联—在这种情况下，通过加热该热塑性组合物就可以引发交联，并通过将热塑性板暴露于辐射，例如，UV辐射、电子束辐射或γ辐射就可以进行交联，但也可以使用技术人员认为合适的任何其他技术。γ-辐射交联通常在设备，特别是为此目的而提供的设备中进行，通常在模板的生产现场不存在，从而使生产过程缓慢，复杂而不灵活。通常而言，当使用γ辐射时，能量剂量为1-100KGy，优选1-60KGy，更优选1-50Kgy的γ辐射就足以实现所需的化学交联度。

实现化学交联的本发明优选实施方式的有利技术涉及使该热塑性材料经受UV辐射。这种类型的交联具有可以在生产模板或打算使用模板的每个单独的模板或板上原位进行的优点。由于UV源提供的能量较小，因此考虑到预期的应用，UV辐射容许轻松控制交联度。

具体而言，UV辐射交联会提供将模板分成多个区域并使不同区域经历不同程度的交联的可能性。因此，本发明的具体实施方式的特征在于，热塑性材料的模板至少包括第一和第二区域，其中第一和第二区域具有不同的交联度。

在设想UV交联的情况下，热塑性材料将优选包含其量允许实现所需交联度的UV-交联引发剂。通过改变组成并使热塑性材料发生交联，就可以凭经验确定最有利的浓度和比例。通常而言，基于该热塑性材料的重量，UV交联引发剂的浓度将为0.1wt％-10.0wt％，优选0.2wt％-5.0wt％。

合适的UV交联引发剂可以选自苯偶姻，取代苯偶姻如苯偶姻乙醚、二苯甲酮、二苯甲酮衍生物、迈克尔(Michler)酮α-羟基酮、苯偶酰二甲基缩酮、异丙基噻吨黄烷(isopropyl thioxanthane)、二烷氧基苯乙酮如二乙氧基苯乙酮、苯乙酮、苯偶酰以及其他衍生物及其混合物。二苯甲酮是特别优选的。

在设想UV交联的情况下，热塑性材料将优选还包含UV交联促进剂。合适的UV交联促进剂优选是多官能的，也就是说，它们具有两个或更多个反应性官能团，当被活化时，它们能够与聚合物上的官能团或自由基形成共价键。具有低熔融温度(<100-120℃)和与聚己内酯和线性热塑性聚氨酯具有良好相容性的UV交联促进剂可以选自多官能乙烯基或烯丙基化合物如三烯丙基氰尿酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、乙二醇、二甲基丙烯酸酯、马来酸二烯丙基酯、氰尿酸二炔丙基单烯丙基酯、丙烯酸异辛酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯及其他衍生物和混合物。UV交联促进剂的浓度可以在宽范围内变化，但基于热塑性材料的重量，优选处于0.01wt％-2.0wt％的范围内。

本发明的热塑性板可以进行钻孔或不钻孔。钻孔的尺寸、形状和位置以及材料的钻孔程度可以如上所述。对用于放射治疗或诊断成像等的固定装置中的热塑性板实施钻孔的方法是技术人员众所周知的。通常而言，考虑到优化可用于模制成型该模板的时间，热塑性板的钻孔程度为1％-25％，其中％是指相对于热塑性板整个表面的钻孔所占的表面％。

该热塑性材料可以进一步包含一种或多种纳米材料，特别是纳米粘土和/或纳米碳，更具体而言碳纳米管。在本发明的范围内，能够使用有机改性的纳米粘土以及多壁和单壁碳纳米管。

优选的是，碳纳米管是多壁碳纳米管，因为它们比单壁碳纳米管更容易生产，这明显降低了成本。必要时，可以修饰纳米管的表面以改善与热塑性材料的相容性和在热塑性材料中的分散性。表面改性可以，例如，包括表面氧化或用与要分散纳米管的热塑性材料相容的有机官能团的碳纳米管修饰。表面改性还可以包括在碳纳米管的表面上接枝聚ε-己内酯或如上所述的其他热塑性材料。

碳纳米管的尺寸能够在很宽的范围内变化。在多壁碳纳米管的情况下，它们的内径优选为0.5-15nm，优选3-7nm，外径为1-50nm，优选5-25nm，而长度最大为100μm，优选最大75μm，更优选最大50微米。碳纳米管在热塑性材料中的分散可以通过以下方法实现：将碳纳米管分散于热塑性聚合物不溶于其中的分散液中，将分散液暴露于超声波中，将热塑性聚合物颗粒添加到分散液中，混合该分散液而去除分散液体，如下所述将热塑性材料成型成板。碳纳米管的浓度通常将低于2.0wt％，优选低于1.5wt％，更优选低于1.0wt％。碳纳米管的最小浓度通常为至少0.05wt％，优选大于0.1wt％，更优选大于0.25wt％。

本发明的另一个优选实施方式的特征在于，该热塑性材料包含1wt％-15wt％，优选2wt％-10wt％，更优选3wt％-5wt％相对于该热塑性材料重量的一种或多种类型的有机改性粘土作为分层层状纳米矿物。在这些范围内，可以实现纳米粘土颗粒的最佳剥离和在热塑性材料中的均匀分散。浓度低于1wt％对弯曲模量的影响降低。浓度高于10wt％混合物热塑性材料-粘土纳米填料的粘度增加到混合物变得越来越难以处理和加工的值，对X射线的透明度降低。

在本发明的范围内，可以通过使用具有合适螺杆配置的双螺杆挤出机来优化基于纳米粘土和/或碳纳米管的聚合物纳米复合材料的熔融混合。

本发明的热塑性材料的交联可以在将钻孔施加到热塑性材料的片材之前或之后进行。为了能够根据预期用途控制交联的程度，技术人员可能更愿意在将模板模制成所需形状之前不久进行热塑性材料的交联。技术人员可能更喜欢在热塑性材料已经成形为板之后使其部分交联，并且在将模板成形成固定装置之前进行第二次交联。在这种情况下，使用UV辐射或通过加热适当掺入的过氧化物进行交联可能是特别合适的。

本发明还涉及一种包括上述模板的预成型件，该预成型件已经模制成期望的形状。为了使时间消耗最小化，可以将本发明的模板采用任何身体部位的形状模塑至一定程度。因此，可以设想的是，预成型件具有各种尺寸。预成型件可以由已经钻孔或未钻孔的热塑性材料板制成。预成型件可以进行交联，或预成型件可以以实现热塑性材料的部分交联的方式进行处理，目的是在将模板成型为固定装置之前进一步交联该模板。各种尺寸的预模塑成型/预成型模板能够部分加热到软化阶段，并最后模制于确切的身体部位上。

本发明还涉及热塑性材料板用于生产如上所述的模板的用途，其中热塑性材料包含3.0wt％-95.0wt％的聚-ε-己内酯聚合物，优选聚-ε-己内酯均聚物，和至少5.0wt％熔融温度为40-85℃的第二种聚合物材料，其中第二种聚合物材料选自以下组中的一种或多种：开环聚环烯烃或热塑性线性聚氨酯，该热塑性线性聚氨酯包含作为多元醇的聚ε-己内酯或聚酯多元醇，其中聚-ε-己内酯和第二热塑性材料是交联的。

本发明还涉及一种包括以允许固定所期望的身体部位的形状的如上所述的模板的固定装置。

本发明还涉及一种生产如上所述的模板的方法，根据该方法，3wt％-95.0wt％的热塑性聚-ε-己内酯聚合物与至少5.0wt％的熔融温度为40-85℃的第二热塑性材料进行共混，该第二热塑性材料选自包含一种多种开环聚环辛烯和热塑性线性聚氨酯的组中，其中该热塑性线性聚氨酯包含属于聚ε-己内酯或聚酯多元醇的多元醇，其中由此获得的共混物经过加热而使该材料熔融，并模制成板。

本发明的一个优选实施方式的特征在于，基于该热塑性材料的重量，将另外的0.2wt％-5.0wt％的交联活化剂与该热塑性材料进行共混，并且使该热塑性材料进行UV辐射交联。

另一个优选的实施方式的特征在于，该热塑性材料在成型成板之后进行交联。另一优选实施方式的特征在于，该热塑性材料在成型成模板之后进行交联。

一个优选的实施方式的特征在于，通过以1-100，优选1-60KGy，更优选1-50KGy的能量剂量照射该模板而实现交联。

另一个优选的实施方式的特征在于该模板在进行交联之前要进行钻孔。

本发明还涉及一种生产固定装置的方法，其中模板加热至40-85℃，优选40-70℃，更优选50-70℃，最优选55-65℃的温度，定位于需要进行定位、移动或固定的身体部位上，成形成贴合身体部位的轮廓的形状并使其冷却。如果需要，该模板成形的步骤可以在热塑性材料交联的步骤之前原位进行，或根据不同的实施方式，该热塑性材料的交联可以在模板模制或成形之前进行。

在以下实施例中进一步举例说明本发明。

附图说明

具体实施方式

在下面的实施例中，使用ASTM D790中描述的方法测量挠曲模量(MPa)。等距结晶(isometric crystallization)的时间根据BE1015081中公开的方法测定。

实施例1和2

两种共混物由：

-数均分子量Mn为约50000，熔融范围为58-60℃的聚ε-己内酯(PCL)，

-和具有约80％的反式-双键含量、分子量为90000而熔点为54℃的开环聚环辛烯(POM)，

以下表1的用量进行制备。

该共混物进一步包含1.0wt％作为交联引发剂的三烯丙基异氰脲酸酯。三烯丙基异氰脲酸酯掺入PCL中，其用量包含于表1中的PCL量中。

该共混物在130℃下双螺杆挤出机中混合，冷却并形成粒料。使用Agila型号PE30的液压机将一定量的粒料加热至130℃的温度并压制成型成厚度为2.0mm、尺寸为250×250mm的热塑性板。

通过使热塑性板经受5KGy辐射剂量而交联。交联板的性能总结于下表1中。

表1

*聚-ε-己内酯含有1.5wt％的常用添加剂

**以分钟(m)和秒(s)为单位

在65℃下以70％的拉伸度对已经拉伸的样品进行再加热之后测量的记忆对于每个样品几乎为100％。这意味着样品已经在65℃下进行了70％拉伸，然后在拉伸状态下冷却至室温，而同时夹固于支撑构件上之后，再加热至65℃，一旦冷却会返回到初始状态—即使未夹固于支撑构件上时也是如此。

根据表1中可以推断，通过将开环聚环辛烯引入热塑性聚ε-己内酯中，能够增加开始结晶之前经过的时间以及直至材料完全结晶的可用时间。因此，仍然有更多的时间可用于将根据本发明的热塑性材料板按照所需的形状模塑于待固定的身体部位上。

根据表1能够理解的是，随着聚-ε-己内酯的代替程度增加，测试人员感觉到热塑性板的材料对皮肤更柔软。

实施例3-4和对照实施例A

共混物由不同量的

-数均分子量Mn约50000、熔点为58-60℃的聚ε-己内酯(PCL)，和

-线性热塑性聚氨酯(PU)，其中包含熔融范围为65-71℃的聚ε-己内酯单元作为多元醇，

以下表2所示的用量制备。共混物还包含约1wt％的三烯丙基异氰脲酸酯作为交联剂。三烯丙基异氰脲酸酯已经掺入PCL中，而其量包含于表1中的PCL量中。

该共混物用双螺杆挤出机在130℃下进行熔体混合，然后冷却并造粒。如此获得的粒料加热至130℃的温度，并使用Agila型号PE30的液压机将其压制成型成厚度为2.0mm、尺寸为250×250mm的板。通过对该热塑性板进行5KGy辐照剂量交联。

交联板的性能总结于下表2中。

根据表2能够推断，通过将聚氨酯引入聚-ε-己内酯中，直至结晶开始时可用时间以及直至材料完全结晶的可用时间都增加。因此，仍有更多的时间可用于板以所需的形状模塑于待固定的身体部位上。

随着PCL代替程度的增加，测试人员感觉到热塑性板的材料对皮肤更柔软。

表2

*聚-ε-己内酯含有1.5wt％的常用添加剂

**以分钟(m)和秒(s)为单位

实施例5-6

从由实施例1和2的开环聚环辛烯和聚ε-己内酯的共混物制成的钻孔板上切下3点夹固面罩。将该面罩加热至65℃的温度，并模塑于模拟头上。通过使用专利申请BE 1015081中描述的方法，在30分钟和24小时后面罩冷却期间，测量夹固力/收缩力Fv。结果如表3中所示。

根据表3可以推断，通过引入开环聚环辛烯，固定面具的收缩力降低，这将增加患者的舒适度。

表3

*聚-ε-己内酯含有1.5wt％的常用添加剂

实施例7-8和对照实施例B。

从最大钻孔的板上切下一个三点夹固面罩，该板由同时包含聚ε-己内酯和具有聚ε-己内酯二醇的线性聚氨酯的热塑性材料制成。该面罩在65℃下加热或活化，并模塑成型于模拟头上。在30分钟和48小时后面罩冷却期间测量夹固/收缩力Fv。测得的测试结果列于表4中。

表4：基于PCL和PU的组合物的三点夹固面罩的性能

*聚-ε-己内酯含有1.5wt％的常用添加剂

根据表4能够推断，通过引入包含聚-ε-己内酯二醇的线性PU，能够减小夹固面罩的收缩力Fv，这将增加患者的舒适度。

Claims

1.一种用于定位、夹固、移动或固定装置的模板，其中所述模板包括热塑性材料板，其中所述热塑性材料包含3.0wt％-95.0wt％的聚-ε-己内酯聚合物，优选聚-ε-己内酯均聚物，和至少5.0wt％的熔融温度为40-85℃的至少一种第二聚合物材料，其中所述至少一种第二聚合物材料选自以下一种或多种的组：开环聚环烯烃或热塑性线性聚氨酯，所述热塑性线性聚氨酯包含作为多元醇的聚ε-己内酯或聚酯多元醇，其中所述聚ε-己内酯聚合物和第二热塑性材料是交联的。

2.根据权利要求1所述的模板，其中所述聚-ε-己内酯聚合物以15.0wt％-90.0wt％、优选20.0wt％-85.0wt％的浓度存在于所述热塑性材料中。

3.根据权利要求1或2所述的模板，其中所述热塑性聚氨酯以5.0wt％-97.0wt％、优选10.0wt％-85.0wt％、更优选15.0wt％-80.0wt％的浓度存在于所述热塑性材料中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的模板，其中所述热塑性开环聚环烯烃以5wt％至20.0wt％、优选7.5wt％至15.0wt％的浓度存在于所述热塑性材料中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的模板，其中所述聚-ε-己内酯具有至少10.000g/mol、更优选至少20.000g/mol、最优选至少40.000g/mol、特别是至少50.000g/mol的数均分子量Mn。

6.根据前述权利要求中任一项所述的模板，其中所述聚-ε-己内酯具有最高100.000g/mol、优选最高90.000g/mol的数均分子量Mn。

7.根据前述权利要求中任一项所述的模板，其中所述聚-ε-己内酯具有40-70℃、优选50-70℃、更优选55-65℃的熔融温度。

8.根据前述权利要求中任一项所述的模板，其中所述聚-ε-己内酯包含相对于所述聚ε-己内酯重量的35wt％-70wt％、优选40.0wt％-65.0wt％、更优选55wt％-60wt％的结晶聚ε-己内酯。

9.根据前述权利要求中任一项所述的模板，其中所述热塑性线性聚氨酯的所述聚-ε-己内酯单元具有至少1000g/mol、优选至少2000g/mol、更优选至少2500g/mol、最优选至少5000g/mol，且最高10000g/mol、优选最高5000g/mol、更优选最高2500g/mol的数均分子量Mn。

10.根据前述权利要求中任一项所述的模板，其中基于所述聚ε-己内酯的所述聚氨酯具有40-70℃、优选50-70℃的熔融温度。

11.根据前述权利要求中任一项所述的模板，其中在已经被加热到所述熔融温度之后，所述热塑性材料具有1-15分钟、优选1-10分钟的模制时间。

12.根据前述权利要求中任一项所述的模板，其中所述开环聚环烯烃是开环聚环辛烯，具有5-80℃、优选20-70℃、更优选30-65℃、最优选50-60℃的熔融温度。

13.一种用于生产根据前述权利要求中任一项所述的模板的方法，其中将包含3.0wt％-95.0wt％聚-ε-己内酯聚合物的热塑性材料与至少5.0wt％的熔融温度为40-85℃的至少一种第二热塑性材料、以及与基于所述热塑性材料的重量0.2wt％-10.0wt％的交联引发剂进行共混，形成板并进行交联以至少部分交联所述热塑性材料，其中所述至少一种第二聚合物材料选自以下一种或多种的组：开环聚环烯烃或热塑性线性聚氨酯，所述热塑性线性聚氨酯包含作为多元醇的聚ε-己内酯或聚酯多元醇。

14.根据权利要求13所述的方法，其中在对所述模板进行交联之前对其进行钻孔。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中交联包括将所述热塑性材料成形成板之后部分交联所述热塑性材料的第一步骤，和在所述热塑性材料板成形成固定装置之前进一步交联的第二步骤。

16.一种将根据权利要求1-12中任一项所述的模板成形为需要被定位、移动或固定的活体受试者的身体的一部位的方法，其中将根据权利要求1至12中任一项所述的热塑性材料加热至40-85℃、优选50-75℃、更优选60-75℃的温度，定位于身体部位上，经成形而贴合所述身体部位的轮廓并使之冷却。

17.一种热塑性材料板用于生产根据权利要求1至12中任一项所述的模板的用途，其中所述热塑性材料包含3.0wt％-95.0wt％的聚-ε-己内酯聚合物，优选聚-ε-己内酯均聚物，和至少5.0wt％的熔融温度为40-85℃的至少一种第二聚合物材料，其中所述第二聚合物材料选自以下一种或多种的组：开环聚环烯烃或热塑性线性聚氨酯，所述热塑性线性聚氨酯包含作为多元醇的聚-ε-己内酯或聚酯多元醇，其中所述聚-ε-己内酯和至少一种第二热塑性材料是交联的。

18.一种作为根据权利要求1至12中任一项所述的模板的一部分的热塑性材料板，其中所述热塑性材料包含3.0wt％-95.0wt％的聚-ε-己内酯聚合物，优选聚-ε-己内酯均聚物，和至少5.0wt％的熔融温度为40-85℃的至少一种第二聚合物材料，其中所述第二聚合物材料选自以下一种或多种的组：开环聚环烯烃或热塑性线性聚氨酯，所述热塑性线性聚氨酯包含作为多元醇的聚-ε-己内酯或聚酯多元醇，其中所述聚-ε-己内酯和至少一种第二热塑性材料是交联的。

19.一种固定装置，其包括根据权利要求1至12中任一项所述的模板或根据权利要求18所述的板，所述模板或所述板被模塑成形为允许固定所需的身体部位的形状。

20.一种生产固定装置的方法，其中根据权利要求1-12中任一项所述的模板被加热至40-85℃、优选40-70℃、更优选50-70℃、最优选55-65℃的温度，定位于需要定位、移动或固定的身体部位上，经成形而贴合所述身体部位的轮廓并使之冷却。